CN105605950B - 烟气水换热器及其清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热器结构，提供了一种可均衡换进水压力，耐腐蚀，换热效果好，并可自动的全方位清洗换热管的烟气水换热器及其清洗方法，解决了现有技术中存在的换热管耐腐蚀性差，水流导入压力大导致的局部换热管极易破裂，影响换热效果和使用寿命等的技术问题，它包括插接在烟道内的若干个烟气水换热器模块，烟气水换热器模块包括罩设在烟道口间的顶板，在顶板上横向至少吊装着两个U型耐腐蚀换热管组，U型耐腐蚀换热管组的两个端口穿过顶板并延伸至烟道外形成进、排水口，在与一侧烟道侧壁相邻的进水口外罩设有带水流导入口的进水管箱，与另一侧烟道侧壁相邻的排水口外罩设有带水流导出口的排水管箱，相邻的两个进、排水口间连通着中间过渡管箱。

Description

烟气水换热器及其清洗方法

技术领域

本发明涉及一种换热器结构，尤其涉及一种结构紧凑合理，可均衡换热管进水压力，耐腐蚀，换热效果好，换热器使用寿命长的烟气水换热器及其清洗方法。

背景技术

在现有技术中热电或者火电锅炉主要是以煤为主体燃料，而煤在燃烧时会产生大量的排烟热损失，一般占总热量的5%至12%，而排烟温度直接影响排烟热损失量，当排烟温度高于进入锅炉的空气温度时即为部分热量未被利用，不仅导致能源浪费，同时由于烟气中往往含有硫等有毒有害物质，因此排出的高温烟气也会对环境造成严重污染。为了充分利用及回收烟气中的热量人们开始研发可回收烟气中的热量及有害物，环保节能的烟气换热系统，换热系统中的换热管延伸至烟道中，烟道中的烟气与换热管内的介质进行热交换来实现热量回收，但现有的烟气换热系统中的换热管通常为金属直管，进水口和出水口分别位于换热管的上下端，不仅换热面积小，水流在换热管中运行时间短，导致换热效果差，出水温度低，且由于进、排水口分设在两端，导致烟道布设复杂，制造成本高。同时由于烟气中含有大量的硫等有毒的腐蚀性物质，因此换热管表面往往很快被腐蚀，导致换热效率下降，严重时换热管破裂失效，经常需要维修，另外由于烟气换热器往往是一次性安装在烟道内，换热管在长期使用后表面会粘黏烟气中的大量杂质，增加烟气侧阻力影响换热效果，降低换热效率，因此需定期拆解后清洗，费时费力。

中国专利公开了一种省煤器的换热管（CN202973982U），包括进水口、出水口和管体，换热管为多个U型管，一个换热管的出水口与相邻的另一个换热管的进水口通过联通装置连通，以使多个换热管之间实现贯通。虽然此换热管采用U型管结构，但由于结构中的进水口直接对接高压冷水源，因此当冷水压力注入时换热管直接进入冷水，水流正面冲击换热管，导致换热管极易超压破裂，从而降低换热器的使用寿命，同时结构中的换热管也是常用的换热材料制成，耐腐蚀性差，使用寿命短。

发明内容

本发明主要是提供了一种结构紧凑合理，可均衡换热管进水压力，耐腐蚀，换热效果好，换热器使用寿命长的烟气水换热器，解决了现有技术中存在的换热管耐腐蚀性差，水流导入换热器时水压过大，不仅影响换热效果，还会导致局部换热管极易冲击破裂，降低换热器的使用寿命等的技术问题。

本发明还提供了一种无需从烟道上拆解，可自动的、全方位的清洗烟道内的换热管，保证换热效率的烟气水换热器的清洗方法，解决了现有技术中存在的烟道内的换热管在长期使用后无法清除表面污垢，从而影响换热效果，降低换热效率等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种烟气水换热器，包括插接在烟道内的若干个烟气水换热器模块，所述烟气水换热器模块包括罩设在烟道口间的顶板，在朝向烟道内的顶板上横向至少并列吊装着两个U型耐腐蚀换热管组，U型耐腐蚀换热管组的两个端口穿过顶板并延伸至烟道外形成进、排水口，在与一侧烟道侧壁相邻的U型耐腐蚀换热管组进水口外罩设有带水流导入口的进水管箱，与另一侧烟道侧壁相邻的U型耐腐蚀换热管组排水口外罩设有带水流导出口的排水管箱，相邻的两个U型耐腐蚀换热管组的进、排水口间连通着中间过渡管箱。通过在烟道内顺沿烟道的长度方向排列设置若干个烟气水换热器模块，即可根据使用要求自由选择组合烟气水换热器模块数量，拆装方便；通过在顶板上横向列吊装多个U型耐腐蚀换热管组，使U型耐腐蚀换热管组在烟道内横向排列，从而使烟道内通过的烟气贯穿U型耐腐蚀换热管组上的换热管进行充分热交换后再向外排放，换热效率高；换热管组整体采用耐腐蚀材料，耐腐蚀；U型耐腐蚀换热管组的进、排水口通过进、排水管箱和中间过渡管箱呈蛇形连接，水流在换热管中行程和运行时间长，出水温度高，同时进、排水管箱可均衡换热管进水压力，防止水流导入换热器时水压过大而使换热管破裂，结构紧凑合理，换热器使用寿命长。

作为优选，所述U型耐腐蚀换热管组包括吊装在顶板上的沿烟道长度方向延伸的若干排U型换热管，每排U型换热管对应的上下重叠排列，且U型换热管沿轴向和径向均布。若干排U型换热管上下重叠排列，使烟道同一横截面上换热管趋于均布，不仅提高换热效率，且可使烟道流阻保持均衡。

作为优选，所述水流导入口和水流导出口分别设于进水管箱和排水管箱的顶部，与U型耐腐蚀换热管组进水口对应的进水管箱内设有缓冲挡板，在缓冲挡板上设有若干个导流缓冲孔。通过在进水管箱的水流导入口下方设置缓冲挡板，并在缓冲挡板上设置若干个导流缓冲孔，当水流自水流导入口向进水管箱内压力注入时，水流首先正面冲击在缓冲挡板上，再通过导流缓冲孔分散向下均匀喷洒在进水管箱底面的换热管进水口内，进入各换热管的水压基本均衡，换热效果好，结构简单，换热管不会发生局部压力过大而破裂的现象，延长了换热器的使用寿命。

作为更优选，所述缓冲挡板包括水平底板及水平底板两侧向斜上方对称延伸的挂板，导流缓冲孔均布在底板上，挂板顶端对称焊接在水流导入口两侧对应的进水管箱内壁面上。缓冲挡板呈V字形悬挂在进水管箱内壁上，结构简单，安装方便。

作为优选，所述U型耐腐蚀换热管组为氟塑料材料，在顶板的内侧面上也罩设有氟塑料衬层。氟塑料成本低，耐腐蚀性好；顶板通过设置氟塑料衬层可避免烟气中的有害物腐蚀表面，延长换热器的使用寿命。

作为优选，在所述顶板上设有喷淋清洗装置，喷淋清洗装置包括垂直穿插在顶板上的喷淋主管，喷淋主管的上端穿过顶板延伸至烟道外形成注水口，在烟道内对应的喷淋主管上横向贯通连接着若干喷淋辅管，在喷淋辅管上又横向贯通连接若干喷淋管，喷淋管穿插在U型耐腐蚀换热管组的换热管间，且在喷淋管上分布着若干个可向U型耐腐蚀换热管组上的换热管均匀喷洒清洗介质的喷淋孔。通过设置喷淋清洗装置，即可对换热管进行定期清洗，彻底清除换热管表面的有害粘连物，保证换热器的换热效果。

作为更优选，在所述顶板下方对应的U型耐腐蚀换热管组外罩设有方形的定位框，喷淋辅管横设在定位框的两个相邻立柱之间，与喷淋主管相对的两个立柱间设有横向支撑杆，喷淋管垂直固定在横向支撑杆上。通过设置方形的定位框来支撑固定喷淋管，使喷淋管在换热管间精确定位，确保换热管表面得到全面清洗，保证了清洗效果。

作为更优选，在所述定位框相对侧面的两个立柱间分别对应的横设有若干个卡件固定梁，在卡件固定梁间横设有换热管限位板，在换热管限位板上设有换热管定位孔，U型耐腐蚀换热管组上的换热管对应的插接在换热管定位孔内。通过设置换热管限位板实现换热管限位，防止烟气流通时使换热管偏斜，进一步影响换热效果和烟道流阻。

作为优选，所述中间过渡管箱为对接在相邻的两个U型耐腐蚀换热管组的进、排水口间的U型管路结构或扣罩在进、排水口间的罩壳结构。通过U型管路结构的中间过渡管箱连接相邻两个U型耐腐蚀换热管组间的进、出水口，方便通过中间过渡管箱外接各种检测仪表，以确保系统可靠运行；而通过罩壳结构的中间过渡管箱扣罩在相邻的两个U型耐腐蚀换热管组间的进、出水口间，连接方式简单方便，制造成本低。

一种烟气水换热器的清洗方法，包括如下顺序步骤：

1）关闭烟道；

2）向注水口内注入高压水或高压空气；

3）高压水或高压空气自喷淋孔喷出后均匀的喷射在对应的换热管外环面上；

4）向注水口内注入干净的压缩空气，吹干换热管；

5）排除积聚在烟道底部的污水；

6）关闭注水口并密封。

通过向喷淋清洗装置可的注水口注入高压水或高压空气，清洗水或空气即顺沿喷淋主管、喷淋辅管进入喷淋管，再经喷淋孔喷出至换热管外环面，由于清洗水或空气为高压，且喷淋主管、喷淋辅管、喷淋管逐级由粗变细，压力不断增加，清洗效果好。

因此，本发明的烟气水换热器及其清洗方法具有下述优点：通过在烟道内设置若干个烟气水换热器模块，即可根据使用要求自由选择组合烟气水换热器模块数量，拆装方便；通过在顶板上横向列吊装多个U型耐腐蚀换热管组，使烟气贯穿换热管进行充分热交换后再向外排放，换热效率高；换热管组整体采用耐腐蚀材料，耐腐蚀；U型耐腐蚀换热管组的进、排水口通过进、排水管箱和中间过渡管箱呈蛇形连接，水流在换热管中运行时间长，出水温度高，通过在进水管箱内设置缓冲挡板，进水管箱可均衡换热管进水压力，防止水流导入换热器时因水压过大而破裂，结构紧凑合理，换热器使用寿命长；通过设置喷淋清洗装置，即可对换热管进行定期清洗，彻底清除换热管表面的有害粘连物，保证换热器的换热效果。

附图说明：

图1是本发明一种烟气水换热器的结构示意图；

图2是本发明第-种实施方式时的横向剖视图；

图3是本发明第二种实施方式时的横向剖视图；

图4是本发明中进水管箱的轴向剖视图；

图5是本发明中缓冲挡板的结构示意图；

图6是本发明中喷淋清洗装置的结构示意图；

图7是图6所示的A处放大图；

图8是本发明中换热管限位板的定位示意图；

图9是本发明中氟塑料衬层与顶板连接结构的局部示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

如图1所示，本发明的一种烟气水换热器，包括插接在烟道内的若干个烟气水换热器模块，烟气水换热器模块包括横搭在烟道口前、后边沿间的方形的顶板3，如图9所示，在朝向烟道的顶板3内侧面上通过螺钉18平贴固定着一个氟塑料衬层10，为了避免螺钉18受烟气腐蚀，在螺钉18外均包罩一个氟塑料材质的保护套19，保护套19的边沿焊接在对应的氟塑料衬层10上，朝向烟道内的顶板3上横向并列吊装着两个U型耐腐蚀换热管组4，如图2所示，U型耐腐蚀换热管组4又包括吊装在顶板3上的沿烟道长度方向延伸的五排U型换热管17，每排U型换热管17相互对应的上下等距离重叠排列， 每排U型换热管17沿烟道长度方向也等距离排列。组成U型耐腐蚀换热管组4的U型换热管17两侧端口同时穿过顶板3至烟道外形成进、排水口，两侧端口横向分布并与顶板3表面保持平齐，在与后侧烟道侧壁相邻的U型耐腐蚀换热管组4进水口外对接着一个带水流导入口8的进水管箱5，与前侧烟道侧壁相邻的U型耐腐蚀换热管组4排水口外对接一个带水流导出口9的排水管箱6，相邻的两个U型耐腐蚀换热管组4的进、排水口间连通着中间过渡管箱11。其中的水流导入口8和水流导出口9分别位于进水管箱5和排水管箱6的顶部，进水管箱5和排水管箱6为大小形状完全相同的半圆柱体形状，半圆柱体形状的进水管箱5和排水管箱6的中部形成等壁厚的容纳箱并密闭扣罩在对应的U型耐腐蚀换热管组4 进、排水口外，如图4和图5所示，与U型耐腐蚀换热管组4进水口对应的进水管箱5内装有一块缓冲挡板2，缓冲挡板2包括水平延伸在进水口上方的水平底板21，在底板21上均布着若干个导流缓冲孔1，水平底板21两侧向斜上方对称延伸形成挂板22，两块挂板22顶端沿烟道的长度方向对称焊接在水流导入口8两侧对应的进水管箱5内壁面上。中间过渡管箱11为U型管路结构，U型管路人两个端口上分别对接着排水管箱6，U型管路上的左、右两个排水管箱6分别密闭扣罩在相邻的两个U型耐腐蚀换热管组4的进、排水口上。如图6和图7所示，在靠近烟道前边沿的顶板3上装有喷淋清洗装置7，喷淋清洗装置7包括垂直穿插在顶板3前边沿中部的喷淋主管71，喷淋主管71的上端穿过顶板3延伸至烟道外形成注水口75，在烟道内对应的喷淋主管71上横向贯通连接着若干喷淋辅管72，喷淋辅管72向两侧延伸且由上向下等距均布，在喷淋辅管72上又向后垂直延伸贯通连接若干喷淋管73，喷淋管73穿插在U型耐腐蚀换热管组4的换热管间并保持均布，且喷淋主管71、喷淋辅管72、喷淋管73逐级由粗变细，在喷淋管73上分布着若干个朝向各个方向、可向U型耐腐蚀换热管组4上的换热管均匀喷洒清洗介质的喷淋孔74。在顶板3下方对应的U型耐腐蚀换热管组4外罩装着一个方形的定位框，喷淋辅管72横设在定位框的两个相邻立柱12之间，与喷淋主管71相对的两个立柱12间又水平固定着横向支撑杆13，喷淋管73垂直固定在横向支撑杆13上。如图8所示，在与喷淋主管71相邻的定位框的两个立柱12间分别对应的水平固定着若干个卡件固定梁14，在两个卡件固定梁14间横设着换热管限位板15，换热管限位板15由若干平行排列的限位条组成，限位条的两端穿插在对应侧的卡件固定梁14上，且在相邻限位条间的卡件固定梁14上套装着定位环，使相邻限位条保持相等间距，在限位条上开有若干个换热管定位孔16，U型耐腐蚀换热管组4上的换热管对应的互配插接在换热管定位孔16内。为了防止烟气腐蚀，整个U型耐腐蚀换热管组4、换热管限位板15采用氟塑料材料制成，定位框基体为金属材质，外表面包罩氟塑料，喷淋清洗装置7由超级不锈钢制成。

清洗作用时，首先关闭烟道，然后向注水口75内注入高压水或高压空气，为了增强清洗效果，可以在高压水或高压空气中添加相关的洗涤剂，高压水或高压空气自喷淋孔74喷出后均匀的喷射在对应的换热管外环面上直至换热管清洗干净，最后再向注水口75内注入干净的压缩空气，使换热管风冷吹干，排除积聚在烟道底部的污水，最后关闭注水口75并密封即可开启烟道。

实施例2：

如图3所示，中间过渡管箱11为扣罩在进、排水口间的球面罩壳结构，换热管限位板15由整块氟塑料板加工而成，在换热管限位板15上带有若干个与U型耐腐蚀换热管组4上的换热管对应互配的换热管定位孔16，为了增加换热管定位的稳定性，换热管定位孔16的边沿可以同轴向上延伸形成环形凸台，其余部分与实施例1完全相同。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种烟气水换热器，包括插接在烟道内的若干个烟气水换热器模块，其特征在于：所述烟气水换热器模块包括罩设在烟道口间的顶板（3），在朝向烟道内的顶板（3）上横向至少并列吊装着两个U型耐腐蚀换热管组（4），U型耐腐蚀换热管组（4）的两个端口穿过顶板（3）并延伸至烟道外形成进、排水口，在与一侧烟道侧壁相邻的U型耐腐蚀换热管组（4）进水口外罩设有带水流导入口（8）的进水管箱（5），与另一侧烟道侧壁相邻的U型耐腐蚀换热管组（4）排水口外罩设有带水流导出口（9）的排水管箱（6），相邻的两个U型耐腐蚀换热管组（4）的进、排水口间连通着中间过渡管箱（11）；所述U型耐腐蚀换热管组（4）包括吊装在顶板（3）上的沿烟道长度方向延伸的若干排U型换热管（17），每排U型换热管（17）对应的上下重叠排列，且U型换热管（17）沿轴向和径向均布。

2.根据权利要求1所述的烟气水换热器，其特征在于：所述水流导入口（8）和水流导出口（9）分别设于进水管箱（5）和排水管箱（6）的顶部，与U型耐腐蚀换热管组（4）进水口对应的进水管箱（5）内设有缓冲挡板（2），在缓冲挡板（2）上设有若干个导流缓冲孔（1）。

3.根据权利要求2所述的烟气水换热器，其特征在于：所述缓冲挡板（2）包括水平底板（21）及水平底板（21）两侧向斜上方对称延伸的挂板（22），导流缓冲孔（1）均布在底板（21）上，挂板（22）顶端对称焊接在水流导入口(8)两侧对应的进水管箱（5）内壁面上。

4.根据权利要求1所述的烟气水换热器，其特征在于：所述U型耐腐蚀换热管组（4）为氟塑料材料，在顶板（3）的内侧面上也罩设有氟塑料衬层（10）。

5.根据权利要求1所述的烟气水换热器，其特征在于：在所述顶板（3）上设有喷淋清洗装置（7），喷淋清洗装置（7）包括垂直穿插在顶板（3）上的喷淋主管（71），喷淋主管（71）的上端穿过顶板（3）延伸至烟道外形成注水口（75），在烟道内对应的喷淋主管（71）上横向贯通连接着若干喷淋辅管（72），在喷淋辅管（72）上又横向贯通连接若干喷淋管（73），喷淋管（73）穿插在U型耐腐蚀换热管组（4）的换热管间，且在喷淋管（73）上分布着若干个可向U型耐腐蚀换热管组（4）上的换热管均匀喷洒清洗介质的喷淋孔（74）。

6.根据权利要求5所述的烟气水换热器，其特征在于：在所述顶板（3）下方对应的U型耐腐蚀换热管组（4）外罩设有方形的定位框，喷淋辅管（72）横设在定位框的两个相邻立柱（12）之间，与喷淋主管（71）相对的两个立柱（12）间设有横向支撑杆（13），喷淋管（73）垂直固定在横向支撑杆（13）上。

7.根据权利要求6所述的烟气水换热器，其特征在于：在所述定位框相对侧面的两个立柱（12）间分别对应的横设有若干个卡件固定梁（14），在卡件固定梁（14）间横设有换热管限位板（15），在换热管限位板（15）上设有换热管定位孔（16），U型耐腐蚀换热管组（4）上的换热管对应的插接在换热管定位孔（16）内。

8.根据权利要求1所述的烟气水换热器，其特征在于：所述中间过渡管箱（11）为对接在相邻的两个U型耐腐蚀换热管组（4）的进、排水口间的U型管路结构或扣罩在进、排水口间间的罩壳结构。

9.一种根据权利要求5所述烟气水换热器的清洗方法，其特征在于：包括如下顺序步骤：

1）关闭烟道；

2）向注水口（75）内注入高压水或高压空气；

3）高压水或高压空气自喷淋孔（74）喷出后均匀的喷射在对应的换热管外环面上；

4）向注水口（75）内注入干净的压缩空气，吹干换热管；

5）排除积聚在烟道底部的污水；

6）关闭注水口（75）并密封。